TDengine 在业务落地与架构改造中的应用实践!

前言

在物联网和大数据时代,时序数据的管理和分析变得至关重要。TDengine,作为一款专为时序数据设计的开源数据库,以其卓越的存储和查询效率,成为众多企业优化数据架构的优选。本文将分享我将TDengine成功应用于实际业务的经验,以及在架构改造过程中的心得体会。

学习TDengine的途径

在开始使用TDengine之前,我主要通过以下途径获取学习资源:

  • 官方文档:提供了详尽的安装、配置和查询语法,是快速入门的关键。
  • GitHub社区:阅读源码和参与讨论,让我对TDengine的高级特性和应用场景有了更深的理解。
  • 技术论坛:CSDN、掘金等平台上的实践文章和经验分享,为我提供了宝贵的参考。

通过这些资源的深入学习,我逐步掌握了TDengine的核心概念和功能,包括超级表的设计、高效的查询机制和集群的部署。

使用TDengine的体验

在实际使用中,TDengine的以下几个特点给我留下了深刻印象:

  • 超级表:非常适合管理物联网设备数据,通过一个表模板即可高效管理海量设备数据,大大简化了数据表的设计。
  • 查询和聚合:TDengine内置了多种聚合函数,并支持窗口查询,使得复杂的统计分析变得轻松,且查询速度非常快。
  • 轻量级部署:TDengine部署简单,资源占用少,即使在资源受限的环境中也能保持稳定的性能。

据我们研讨时了解,对于TDengine,它作为一个高性能、分布式、支持 SQL 的时序数据库(Time-series Database),TDengine 的典型适用场景包括但不限于 IoT、工业互联网、车联网、IT 运维、能源、金融证券等领域。需要指出的是,它 是针对时序数据场景设计的专用数据库和专用大数据处理工具,因其充分利用了时序大数据的特点,它无法用来处理网络爬虫、微博、微信、电商、ERP、CRM 等通用型数据。从这些点上,我们选择它学习它并使用它进行落地改造,是非常具有明智的举止。

TDengine在物联网数据中的应用

业务背景

我们的项目涉及大规模的设备监控和数据采集。随着设备数量和数据量的增长,传统关系型数据库在处理时序数据时的性能瓶颈日益凸显。为了提升系统性能,我们决定引入TDengine。

TDengine的应用

在新架构中,TDengine帮助我们实现了高效的数据存储和查询:

  • 数据写入:利用TDengine的批量写入接口,我们能够每秒处理数百万条数据,而不会遭遇写入瓶颈。
  • 超级表建模:我们根据设备类型或地理位置,为数千台设备的数据存储需求创建超级表,便于统一管理和查询。
  • 查询与分析:TDengine的窗口函数和内置聚合查询能力,使我们能够在毫秒级时间内完成复杂的设备状态分析和异常检测。

这些改进显著提升了系统的性能,查询响应时间从秒级缩短到毫秒级,写入性能提高了50%以上。

如下是一张TDengine 在钢铁冶金行业能源管理系统中的应用架构图,大家可以参考看下,受益匪浅。

从传统数据库到TDengine集群的架构改造

架构挑战

在引入TDengine之前,我们的架构面临以下挑战:

  • 写入瓶颈:随着设备数量和数据量的增加,写入速率成为系统瓶颈。
  • 查询延迟:复杂的聚合查询耗时较长,无法满足实时业务需求。
  • 扩展性受限:传统数据库的单节点架构在高并发读写场景下性能下降,扩展能力有限。
引入TDengine集群后的优化

为了解决这些问题,我们引入了TDengine的集群架构:

  • 分布式存储与查询:数据分散存储在多个节点上,提高了系统的扩展能力。
  • 高可用性:集群的副本机制确保了数据的高可用性和容错性。
  • 查询性能优化:TDengine的时序数据引擎显著提升了查询性能,尤其是在时间范围查询和聚合分析方面。

这次架构改造使系统整体性能提高了约30%,数据处理能力大大增强。

如何充分利用TDengine的优势

在业务建模中,我们充分利用了TDengine的超级表功能:

  • 按设备类型划分超级表:为每种设备类型创建超级表,便于管理和查询。
  • 按区域划分:通过地理区域划分超级表,提高查询效率。
  • 事件日志表与统计表:除了传感器数据,我们还设计了事件日志表记录设备异常,结合TDengine的窗口查询功能,定期生成统计数据。

这种建模方式不仅提高了数据管理和查询的效率,还优化了系统性能。

如下是TDengine官方总结的角色扮演,相对具有价值借鉴。

  其中对于上图中,官方给出的解答是:左侧是各种数据采集或消息队列,包括 OPC-UA、MQTT、Telegraf、也包括 Kafka,他们的数据将被源源不断的写入到 TDengine。右侧则是可视化、BI 工具、组态软件、应用程序。下侧则是 TDengine 自身提供的命令行程序(CLI)以及可视化管理工具。同时我也把它分享给大家。

总结

通过引入TDengine,我们成功解决了传统数据库在时序数据存储和查询上的瓶颈,系统性能和可扩展性得到了显著提升。TDengine在海量数据存储、超级表设计、高效查询和集群扩展方面展现了强大的能力。

未来,我们计划进一步探索TDengine的高级功能,如流数据分析和订阅机制,以持续提升系统的智能化和数据处理能力。


参考链接:

  1. TDengine 官网:https://www.taosdata.com/
  2. TDengine GitHub 社区:https://github.com/taosdata/TDengine

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